ЭХЗ. Удк 6219 сравнительный анализ методов эхз в трубопроводном транспорте л. С. Булатова, Л. А. Шацкая
 Скачать 6.21 Mb.
|
|
Библиографический список: 1. МИ 2825-2003 ГСИ. Системы измерений количества и показателей качества нефти. Метрологические и технические требования к проектированию 2. Рекомендации по определению массы нефти при учетных операциях с применением систем измерений количества и показателей качества нефти от 31.03.2005 г 3. Лизень,Л. Автоматизация коммерческого узла учета нефти с 646 ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ применением массовых расходомеров[Электронный ресурс], planeta.tspu.ru/files/file/1382680707.doc – статья в интернете 4. Милосердов, Е.Е. Факторы влияющие на работу узлов учёта нефти, и методы их устранения [Электронный ресурс], http://conf.sfu-kras.ru/sites/mn2010/ - статья в интернете 5. Artvik, Inc., Измерение серы в нефти рентгено-абсорбционным анализатором [Электронный ресурс], http://www.artvik.com/pdf/press/Sulfur_in_Oil_Measurement_ASOMA.pdf – статья в интернете УДК 622.69 ПЕРЕКАЧКА ВЫСОКОВЯЗКИХ НЕФТЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ ПО ТРУБОПРОВОДАМ МЕТОДОМ ПУТЕВОГО ПОДОГРЕВА. Р.Р.Хуззятов СамГТУ, Самара, Россия rena-arena@mail.ru При перекачке с путевым обогревом оборудуется система попутного обогрева на основе использования параллельных теплопроводов с жидкими и газообразными теплоносителями (водяной пар, горячая вода, масло и т.д.). Установлено,что подогрев с помощью теплоносителей экономически выгоден на трубопроводах небольшой протяженности, так как при больших длинах для поддержания в теплопроводах достаточных давления и температуры необходимо устанавливать дополнительное оборудование, в результате чего рассматриваемые системы подогрева значительно дорожают. Перспективным методом попутного обогрева трубопровода является электрический, который осуществляется подачей электроэнергии непосредственно на тело трубопровода или оснащением трубопровода специальными электроизолированными подогревателями. В зависимости от местонахождения источника тепла различают внешний подогрев, когда теплоноситель расположен снаружи нефтепровода, и внутренний подогрев, когда тепло передается нефтепродукту теплоносителем, расположенным внутри нефтепровода. На рисунке 1, а представлена схема, по которой теплоноситель 647 ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ транспортируется по трубопроводу, уложенному параллельно нефтепроводу. Оба трубопровода заключены в общий теплоизолирующий кожух. По этой схеме преимущественно подогреваются наземные трубопроводы. На рисунке 1, б показана схема, предусматривающая укладку нефтепровода внутри теплопровода. Теплопроводами могут быть трубопроводы, 14 перекачивающие пар, горячую воду или горячие газы. К этому же способу относится подогрев гибкими электронагревательными лентами, которые обматывают вокруг нефтепровода. Рис. 1. Схемы путевого подогрева нефтепроводов а – «параллельная» схема; б – внешний подогрев; в – внутренний подогрев; г – «параллельная» схема в одном канале; 1 – продуктопровод; 2 – теплопровод; 3 – теплоизоляция; 4 – верхний слой грунта На рисунке 1, в показана схема внутреннего подогрева, когда теплопровод находится внутри нефтепровода. Этот метод применяется в основном при перекачке вязкопластических нефтепродуктов. Для повышения надёжности эксплуатации теплопровод должен удовлетворять особым требованиям по прочности и качеству сварки. Схемы путевого подогрева выбираются с учетом специфических условий эксплуатации нефтепровода и физических свойств перекачиваемых нефтепродуктов; На рисунке 1, г дана схема, по которой нефтепроводы и теплопроводы укладываются в одном канале. Для сокращения тепловых потерь каналы частично заполняют теплоизолирующим материалом. Один из методов уменьшения затрат на подогрев перекачиваемой нефти и потерь тепла − применение тепловой изоляции. При использовании тепловой изоляции вначале выбирают материал, толщину и конструкцию тепловой изоляции. Материалы, применяемые для тепловой изоляции, должны обладать следующими свойствами: малым коэффициентом теплопроводности; 648 ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ низкой влагоёмкостью и гигроскопичностью; малой плотностью; негорючестью; биологической инертностью по отношению к плесени, грызунам и паразитам; термостойкостью; способностью многократно выдерживать охлаждение и нагрев; прочность и долговечность; должны быть недорогими и недефицитными. Этим требованиям, в основном, удовлетворяют пенополиуретан, пенополистирол, минеральная вата, стекловолокно, вермикулит, газобетон и другие материалы. Наибольшее распространение при изоляции магистральных трубопроводов в нашей стране и за рубежом получили пенополиуретаны (ППУ). Применение тепловой изоляции на магистральных трубопроводах позволяет сократить потери тепла, следовательно, снизить затраты на теплоноситель. Разновидности телоносителей для путевого подогрева. Водяной пар наиболее распространённый, доступный вид теплоносителя. Он обладает сравнительно большим теплосодержанием и высоким коэффициентом теплоотдачи. Подогрев паром наиболее прост; кроме того, пар легко транспортируется к объекту и не пожароопасен. Подогрев паром происходит примерно при постоянной температуре, поэтому регулирование процесса чрезвычайно простое. Для повышения эффективности потребления тепловой энергии пар должен использоваться по следующему циклу: из котла он поступает в паровые насосы, где производит механическую работу; выхлопной пар используется в теплообменных устройствах, откуда конденсат после очистки от нефтепродуктов подаётся обратно в паровой котел. Следующим по степени распространённости теплоносителем является электрическая энергия. Однако использование электрической энергии для подогрева ограничено вследствие пожарной опасности, возникающей при оголении электрогрелки, находящейся под напряжением. Температура проволоки при 16 этом может оказаться выше температуры самовоспламенения нефтепродукта. Помимо этого, высокая температура проволоки может вызвать частичное коксование нефтепродукта. По этим соображениям электрический подогрев сравнительно широко применяется лишь при подогреве масел в ёмкостях. Электроподогревательные устройства компактны и удобны в эксплуатации. 649 ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ Применение горячих газов весьма ограничено вследствие малой теплоёмкости и высокой температуры. Практическое применение нашли выхлопные газы двигателей для подогрева автоцистерн. Резистивные кабели являются наиболее часто используемыми нагревательными элементами при путевом обогреве. По внешнему виду резистивные кабели похожи на обычные электрические провода. В этих кабелях заложен специальный провод с повышенным электрическим сопротивлением – нагревательная жила, при протекании по которой электрического тока выделяется тепло. Такой кабель относительно дёшев, монтаж его прост и нетрудозатратен. К достоинствам резистивных кабелей можно отнести: простоту конструкции, высокую технологичность и относительно низкую стоимость; монтаж нагревательных секций на объекте быстр и малотрудоёмок; хороший тепловой контакт с обогреваемой поверхностью; К недостаткам относят необходимость использования секции строго заданной длины и требуется для питания высоковольтного оборудования. Зональные кабели во многом подобны резистивным, но имеют одно неоспоримое преимущество: при знании точного расположения зонных контактов их можно резать непосредственно на объекте, тем самым уменьшая перерасход кабеля. К достоинствам зональных кабелей можно отнести: возможность использования произвольными длинами (до 200м); высокие рабочие температуры (до 350 0 С); тепловыделение, не зависящее от температуры; Саморегулирующий кабель, нагревающий элемент – тепловыделяющая пластиковая матрица. При повышении температуры сопротивление пластмассы возрастает и тепловыделение на этом участке падает. Получается эффект саморегулирования, каждый участок кабеля «подстраивается» к окружающим его условиям. Кабель не перегревается и не перегорает даже при самопересечении. Преимущества саморегулирующихся кабелей: возможность использования произвольными длинами, отрезанными "по месту"; кабели не перегреваются и не перегорают даже при самопересечении; незаменимы для антиобледенительных систем, т. к. повышают тепло выделение в снегу и талой воде в 1,5-2 раза. К недостаткам кабелей относят: 650 ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ стартовый ток при низкой окружающей температуре существенно (в полтора-два раза) превышает номинальный рабочий ток системы обогрева; практическая невозможность обеспечения форсированного обогрева. Скин-кабель позволяет поддерживать заданные температуры трубопроводов, предохраняет их от замерзания, даёт возможность производить разогрев магистралей любой протяжённости, осуществляя обогрев труб по всей длине. Скин-эффект обусловлен тем, что при распространении электромагнитной волны в проводящей среде возникают вихревые токи, в результате чего часть электромагнитной энергии преобразуется в теплоту. Это и приводит к уменьшению напряжённостей электрического поля и плотности тока, т. е. к затуханию волны. Тепловая энергия выделяется за счёт скин-эффекта во внешней стальной трубке в результате взаимодействия ферромагнитного внешнего проводника (стальная трубка) и немагнитного внутреннего проводника при протекании тока. К преимуществам следует отнести: не требует электрической изоляции и могут привариваться непосредственно к обогреваемому объекту; обеспечивает наилучший тепловой контакт; полная электробезопасность; большая (до 20 км) длина обогреваемого участка; возможно использование во взрывоопасных зонах при подводной прокладки. Недостатки скин-кабелей: большие габариты и жесткость скин-трубок ограничивает их область применения; необходимость использования высоковольтных источников питания. Библиографический список: 1. Агапкин, В. М. Особенности эксплуатации для транспорта высоковязких нефтей и нефтепродуктов : обзорн. информ. / В. М. Агапкин. – М., 1981. 54 с. – (Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов/ ВНИИОЭНГ;) 2. Трубопроводный транспорт высоковязких и высокозастывающих нефтей: обзорн. информ. / Л. С. Абрамзон, В. Е. Губин, В. Н. Дягтярев [и др.]. – М. : 1968. – 92 с. – (Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов / ВНИИО- ЭНГ). 3. Губин, В. Е. Трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов /В. Е. Губин, В. В. Губин. – М. : Недра, 1982. – 296 с. 651 ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ 4. Тигунов, П.И. Транспортирование вязких нефтей и нефтепродуктов по трубопроводам. - М: Недра, 1973. - 89с ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ СВАРКИ ТОНКОСТЕННЫХ ТРУБОПРОВОДОВ Е.А. Керженцева, Е.В. Кукин, Е.А. Комасова, В.М. Мякишев Самарский государственный технический университет, г. Самара, Россия, kerzhentseva.katya@mail.ru Сварочная дуга переменного тока имеет существенное отличие от дуги постоянного тока. Это связано с тем, что сварочная дуга дважды за период гаснет и снова зажигается. Причем, момент поворотного зажигания существенно зависит от динамических свойств как источника питания, так и от термических процессов, происходящих в стволе дуги. Для того, чтобы после перехода тока через нуль сварочная дуга надежно восстановилась, необходимо, чтобы остаточный ствол дуги охлаждался медленней, чем возрастало напряжение на дуговом промежутке. На процессы, протекающие в стволе дуги, можно повлиять, например, введением соответствующих компонентом в обмазку электродов. Процесс восстановления напряжения на электродах определяется динамическими свойствами источника питания сварочной дуги. Динамические свойства источника питания можно охарактеризовать скоростью восстановления напряжения на дуге. Одним из перспективных способов повышения устойчивости малоамперной сварочной дуги в настоящее время является метод импульсного повышения напряжения на электродах в момент перехода тока через нулевое значение. [1,2,9] В настоящее время осуществляется серийный выпуск генераторов импульсов, позволяющих обеспечить устойчивое горение сварочной дуги переменного тока при снижении напряжения холостого хода на 25-40%. [2,3] Однако генераторы импульсов имеют определенные недостатки, а именно: 1) наличие зарядного устройства с накопительной ёмкостью; 2) необходимость дополнительного дешевого и надежного коммутирующего элемента; 3) наличие специального синхронизирующего элемента, согласующего разряд накопительной ёмкости с моментом перехода тока через нулевое значение. Улучшение энергетических характеристик сварочных трансформаторов может быть достигнуто путем разработки способов стабилизации дуги, например, 652 ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ импульсным повышением напряжения за счет применения насыщающегося участка магнитопровода S 3 . [2,3] На рисунке 1 представлена принципиальная схема такого трансформатора. Он состоит из первичной обмотки W 1 и двух секций входной обмотки W 2 ’ и W 2 ’’и является нелинейным источником питания (НИП) сварочной дуги. Рис. 1. Принципиальная схема предлагаемого сварочного трансформатора с насыщающимся участком магнитопровода На рисунке 1 представлен трёх стержневой феромагнитный сердечник, причём средний стержень имеет воздушный зазор. На первом стержне размещается первичная обмотка и секция вторичной обмотки. На тонком (насыщающемся) стержне размещена вторая секция вторичной обмотки. Эти секции включены последовательно. Рассмотрим некоторые соотношения, характеризующие эффективность использования данного трансформатора. Упрощенная схема замещения магнитной цепи представлена на рисунке 2. [1,2] На основании законов Кирхгофа можно составить следующие уравнения: 𝛷 1 − 𝛷 2 − 𝛷 3 = 0 0 3 2 1 𝐼 1 𝑊 1 − 𝐼 2 𝑊 2 ′ − 𝛷 1 𝑅 𝑀1 − 𝛷 2 𝑅 𝑀2 = 0 𝐼 1 𝑊 1 − 𝐼 2 (𝑊 2 ′ + 𝑊 2 ′′ ) − 𝛷 1 𝑅 𝑀1 − 𝛷 3 𝑅 𝑀3 = 0 (1) 𝐼 2 𝑊 2 ′′ + 𝛷 3 𝑅 𝑀3 − 𝛷 2 𝑅 𝑀2 = 0 Решая первое уравнение системы (1) относительно потока Ф 3 , а четвертое уравнение относительно Ф 2 , с учетом первого, получим 𝛷 2 = 𝐼 2 𝑊 2 ′′ +𝛷 1 𝑅 𝑀3 𝑅 2 +𝑅 𝑀3 (2) 653 ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ Подставляя выражение (2) во второе уравнение системы (1), после некоторых математических преобразований для тока холостого хода получим: 𝐼 xx = 𝛷 1 𝑊 1 [ 𝑅 𝑀2 𝑅 𝑀3 ′ 𝑅 𝑀2 + 𝑅 𝑀3 ′ + 𝑅 𝑀1 ] Этот ток холостого хода трансформатора изменяется в пределах от I'' 1хх до I' 1хх , где 𝐼 1xx ′′ = 𝛷 1 𝑊 1 [ 𝑅 𝑀2 𝑅 𝑀3 ′′ 𝑅 𝑀2 + 𝑅 𝑀3 ′′ + 𝑅 𝑀1 ] Таким образом, намагничивающий ток трансформатора с увеличением нагрузки увеличивается, причем это увеличение зависит от соотношения магнитных сопротивлений R M1 , R M2 , R M3 .[1,3,5,8] Для реального трансформатора легко выполнить следующее условие: 𝑅 𝑀3 ′ ≫ 𝑅 𝑀2 ≫ 𝑅 𝑀3 ′′ Тогда намагничивающий ток будет изменяться с изменением нагрузки в пределах 𝐼 нам = 𝐼 1xx ′′ ÷ 𝐼 1xx ′ ≈ 𝛷 1 𝑊 1 (𝑅 𝑀3 ′ + 𝑅 𝑀1 ) ÷ 𝛷 1 𝑊 1 (𝑅 𝑀2 + 𝑅 𝑀1 ) Рассмотрим режим работы под нагрузкой. Предположим, рабочий ток больше тока намагничивания, что действительно соответствует сварочным источникам питания, т.е. 𝐼 1раб ≫ 𝐼 1нам Тогда уравнение для тока с достаточной для упрощенных расчетов точностью можно записать: 𝐼 = 𝐼 1 + 𝐼 2 = −𝑅 𝑀2 𝑊 2 ′ + 𝑅 𝑀2 𝑊 2 ′′ + 𝑅 𝑀3 𝑊 2 ′ 𝑊 1 (𝑅 𝑀2 + 𝑅 𝑀3 ) Коэффициент трансформации можно записать в следующим виде: 𝐾 𝜏 = 𝐼 1 𝐼 2 = (𝑅 𝑀2 + 𝑅 𝑀3 )𝑊 2 ′ + 𝑅 𝑀2 𝑊 2 ′′ 𝑊 1 (𝑅 𝑀2 + 𝑅 𝑀3 ) т.е. в зависимости от мгновенного значения сварочного тока (от режима работы сердечника S 3 ) коэффициент трансформации K т меняется в пределах от K т '' до K т ' , где 𝐾 𝜏 ′′ = 𝐼 1 ′′ 𝐼 2 ′′ = 𝑅 𝑀3 ′′ 𝑊 2 ′ + 𝑅 𝑀2 (𝑊 2 ′ + 𝑊 2 ′′ ) 𝑊 1 (𝑅 𝑀2 + 𝑅 𝑀3 ) ≈ 𝑊 2 ′ + 𝑊 2 ′′ 𝑊 1 и 𝐾 𝜏 ′ = 𝐼 1 ′ 𝐼 2 = 𝑅 𝑀2 ′ + 𝑅 𝑀2 (𝑊 2 ′ + 𝑊 2 ′′ ) 𝑊 1 (𝑅 𝑀2 + 𝑅 𝑀3 ) ≈ 𝑊 2 𝑊 1 где индексом «штрих» обозначены величины K т и I, соответствующие режиму работы НИП, когда сердечник S н насыщен, а индекс «два штриха» применяется, когда сердечник не насыщен, т.е. в момент перехода сварочного тока через нуль. 654 ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ Следовательно, трансформатор имеет глубину регулирования коэффициента трансформации: 𝜉 = 𝐾 𝜏 ′′ − 𝐾 𝜏 ′ 𝐾 𝜏 ′′ = 𝑊 2 ′′ 𝑊 2 Таким образом, глубина регулирования коэффициента трансформации зависит от соотношения чисел витков обмоток W 2 ' и W 2 '' , причем такой трансформатор обладает малой инерционностью изменения коэффициента трансформации, определяемой лишь временем, необходимым для изменения величины магнитного потока. [1.3] В рабочем режиме НИП создаются магнитодвижущие силы I 2 W 2 ' и I 2 W 2 '' Соответствующим подбором сечений S 2 и S 3 и чисел витков W 2 и W 2 можно добиться такого положения, когда величина магнитного потока Ф 2 с увеличением нагрузки будет падать и при нагрузке, равной критической, станет равной нулю. [1,4,5,8] При дальнейшем увеличении нагрузки магнитный поток изменит направление, и обмотка W 4 будет обладать индуктивным сопротивлением, величина которого с ростом нагрузки будет падать. Коэффициент трансформации НИП запишется в виде: 𝐾 𝜏 = 𝑊 2 ′ + 𝑊 2 𝑊 1 𝑅 𝑀2 𝑅 𝑀2 + 𝑅 𝑀3 + 𝑊 2 ′ 𝑊 1 𝑅 𝑀2 𝑅 𝑀2 + 𝑅 𝑀3 Из этого следует, что в зависимости от величины мгновенного значения сварочного тока коэффициент трансформации НИП меняется в пределах: 𝐾 𝜏 = 𝑊 2 𝑊 1 ÷ 𝑊 2 ′ 𝑊 1 ′ т.е. в момент перехода тока через нулевое значение он достигает наибольшего значения (𝐾 𝜏 = 𝑊 2 𝑊 1 = 𝑊 2 ′ +𝑊 2 ′′ 𝑊 1 ′ ) и обеспечивает повышенное напряжение на электродах. Это обстоятельство благоприятно сказывается на процессе зажигания. Для устойчивого горения и стабильного зажигания сварочной дуги решающее значение (при прочих равных условиях) имеет величина промышленной составляющей восстанавливающегося напряжения. [1,2,7,9]. Эта величина для НИП равна максимальному значению напряжения холостого хода, т.е. 𝑈 возвр.сост. = 𝑈 2хх Следовательно, линейный источник питания, идентичный предлагаемому, должен иметь эффективное значение вторичного напряжения: 𝑈 2 = 𝑈 2xxт √2 а коэффициент трансформации 655 ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ 𝐾 2 = 𝑈 2xxт √2𝑈 1 Если учесть ток намагничивания, то мы получим следующее выражение зависимости 𝐼 1 = 𝑓(𝐼 2 ) для линейной конструкции идентичной по условиям поддержания горения дуги: 𝐼 1 = 𝐼 1нам + 𝑈 2xxm √2𝑈 1 𝐼 2 Эта зависимость для НИП и линейного трансформатора показана на рис. 2. Из анализа представленной зависимости следует, что, несмотря на несколько больший ток холостого хода, НИП при 𝑊 2 ′ ≪ 𝑊 2 ′′ будет более экономичным за счет меньшего потребления тока в рабочем режиме. Особенно это будет заметно при создании мощных НИП.[1,4,5] Таким образом, для сварочного трансформатора глубина регулирования коэффициента трансформации может быть найдена по известному напряжению холостого хода (U 2хх ) и эквивалентному эффективному напряжению на дуге (U д ): 𝜉 = 𝑈 2хх 𝑈 д Это обстоятельство может быть учтено при подборе чисел витков секций вторичной обмотки НИП (W 2 ' и W 2 '' ). Для оценки экономической эффективности использования НИП проведем некоторые сравнения его с линейным источником питания. Рис. 2. Качественная зависимость первичного тока от вторичного тока НИП. Пунктиром показана зависимость идентичного линейного трансформатора. 656 ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ Рис. 3. Упрощенная схема замещения сварочного трансформатора с числами витков обмоток W1 и W2/ Предположим, что в цепь источника питания последовательно с дуговым промежутком включено сопротивление R, аналогичное балластному реостату (рис. 3). Найдем необходимую величину сопротивления R для случая использования НИП и линейного трансформатора, предполагая, что в обоих случаях дуга горит с одинаковым выделением энергии, т.е. при одинаковых токах и напряжениях. [4,7,8] Введем некоторые обозначения: U д – напряжение на дуге; I д – ток дуги; U л – эффективное значение напряжения на вторичной обмотке линейного трансформатора; U н – эффективное значение напряжения на вторичной обмотке НИП. Если предположить, что сопротивление трансформатора мало по сравнению с сопротивлением R, то можно считать, что величина U л не зависит от нагрузки, т.е .𝑈 н = = const. Величина U н может быть выражена через U л следующим образом: 𝑈 н = (1 − 𝜉 100 ) 𝑈 л где ξ – глубина регулирования коэффициента трансформации. Величина R для случая линейного трансформатора может быть найдена из соотношения: 𝑅 л = 𝑈 л − 𝑈 д 𝐼 д а для случая НИП 𝑅 2 = 𝑈 н − 𝑈 д 𝐼 д = (1 − 𝜉 100) 𝑈 л − 𝑈 д 𝐼 д Потери мощности в сопротивлении R будут: 657 ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ 𝑃 1 = 𝐼 д 2 𝑅 1 = 𝐼 д (𝑈 л − 𝑈 д ) 𝑃 2 = 𝐼 д 2 𝑅 2 = 𝐼 д [(1 − 𝜉 100 ) 𝑈 л − 𝑈 д ] Разница потерь составит: △ 𝑃 = 𝑃 1 − 𝑃 2 = 𝜉 100 𝐼 д 𝑈 л или △ 𝑃% = 𝜉% Приведенный выше расчет относится к трансформатору, позволяющему обеспечить устойчивость горения дуги, аналогичной питаемой от синусоидального источника. При этом эффективное значения напряжения трансформатора будет несколько снижено и это приведет к улучшению экономических показателей и качеств сварочного шва. Для косвенной оценки эффективности использования нелинейного источника питания сравнивались динамические вольтамперные характеристики сварочной дуги(Рис. 3) и проекции фазовой траетории(Рис.4). Рис.3. Динамические вольт-амперные характеристики сварочной дуги, питаемой от источника синусоидальной (а) и несинусоидальной (б) ЭДС Рис .4.Проекция фазовой траектории сварочной дуги, питаемой от источника синусоидальной ЭДС (а) и НИП (б) 658 ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ Следовательно, применение НИП тем выгоднее, чем больше глубина регулирования коэффициента трансформации. Это может быть наиболее целесообразно при конструировании источников переменного тока для питания плазменных установок. Повышение устойчивости горения сварочной дуги в случае питания от трансформатора с насыщающимся участком магнитопровода оценивалось квалифицированным сварщиком, а также по характеру динамической вольт- амперной характеристики и фазовым траекториям. Во всех случаях подтвердилось, что дуга горит устойчивее без существенных пиков зажигания и с малым разбрызгиванием металла. |